DE102015211477B4

DE102015211477B4 - Hydrostatischer Kupplungsaktor

Info

Publication number: DE102015211477B4
Application number: DE102015211477.5A
Authority: DE
Inventors: Matthias Ehrlich
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2035-06-23
Also published as: DE102015211477A1

Abstract

Hydrostatischer Kupplungsaktor, mit einem Geberzylinder, welcher ein Gehäuse (2) umfasst, in welchem ein Kolben (5) axial beweglich gelagert ist und das Gehäuse (2) und der Kolben (5) ein Planetenwälzgetriebe (6, 7, 8) umgeben, wobei das Planetenwälzgetriebe mit einer Hülse (6), einer Gewindespindel (7) und zwischen diesen abwälzenden Planetenwälzkörpern (8) eine Drehbewegung eines Elektromotors in eine Axialbewegung umwandelt, die über ein mit der Hülse (6) des Planetenwälzgetriebes (6, 7, 8) verbundenes Betätigungselement (9) auf den Kolben (5) übertragbar ist und das Gehäuse (2) mit einer Gehäuseabdeckung (3) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das gewindefrei ausgebildete Betätigungselement (9) des Planetenwälzgetriebes (6, 7, 8) auf einer dem Elektromotor entgegengesetzten Seite in einer mechanischen Wirkverbindung mit einem Kolbenfortsatz (10) steht, wobei der Kolbenfortsatz (10) in einer, innen an der Gehäuseabdeckung (3) ausgebildeten Nut (11) axial geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Kupplungsaktor mit einem Geberzylinder, welcher ein Gehäuse umfasst, in welchem ein Kolben axial beweglich gelagert ist und wobei das Gehäuse und der Kolben ein Planetenwälzgetriebe umgeben, wobei das Planetenwälzgetriebe mit einer Hülse, einer Gewindespindel und zwischen diesen abwälzenden Planetenwälzkörpern eine Drehbewegung eines Elektromotors in eine Axialbewegung umwandelt, die über ein, mit der Hülse des Planetenwälzgetriebes verbundenes Betätigungselement auf den Kolben übertragbar ist und das Gehäuse mit einer Gehäuseabdeckung versehen ist.
Aus der WO 2011/050767 A1 ist ein hydrostatischer Kupplungsaktor bekannt, mit einem Geberzylinder mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse axial verlagerbaren, eine mit Druckmittel befüllte Druckkammer mit Druck beschlagenden Kolben, mit einem, einen Drehantrieb in eine Axialbewegung wandelnden Planetenwälzgetriebe mit einer Hülse, einer Gewindespindel und zwischen diesen abwälzenden Planetenwälzkörpern sowie mit einem das Planetenwälzgetriebe antreibenden Elektromotor. Bei einem solchen hydrostatischen Kupplungsaktor wird das von dem Elektromotor übertragene Drehmoment über eine Fingergeometrie auf der Motorseite des Planetenwälzgetriebes eingeleitet, wodurch eine Drehmomentenabstützung des Planetenwälzgetriebes gegenüber der Drehbewegung des Elektromotors gewährleistet wird. Wie in 6 dieser Anmeldung dargestellt, greift die Fingergeometrie 19 in eine Nut 20 ein, welche innen am Gehäuse 2 des hydraulischen Kupplungsaktors 1 ausgebildet ist. Diese Nut 20 kann nicht beliebig vertieft werden, da radiale Ausdehnungen von Kolben 5 und Hülse 6 sowie anderen Bauelementen eine radiale Vertiefung begrenzen. Auf Grund des Vorhandenseins von Bauteilen wie Mutter 21 und Dichtung 22 im Gehäuse 2 ist eine Montage des Planetenwälzgetriebes in das Gehäuse von links nicht durchführbar.
Weitere hydrostatische Kupplungsaktoren sind aus der DE 10 2011 014 932 A1 und der DE 10 2013 201 473 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Kupplungsaktor anzugeben, welcher bei einer vereinfachten Montage und weniger Bauteilen die gleichen Funktionseigenschaften hinsichtlich der Drehmomentabstützung aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das gewindefrei ausgebildete Betätigungselement des Planetenwälzgetriebes auf einer dem Elektromotor entgegengesetzten Seite in einer mechanischen Wirkverbindung mit einem Kolbenfortsatz steht, wobei der Kolbenfortsatz in einer, innen an der Gehäuseabdeckung ausgebildeten Nut axial geführt ist. Da an der Gehäuseabdeckung keine weiteren Bauteile vorhanden sind, lässt sich die Nut in gewünschter Tiefe ausbilden, so dass der Kolbenfortsatz zuverlässig in dieser geführt ist und die Drehmomentabstützung über die Hülse des Planetenwälzgetriebes und den Kolben in die Gehäuseabdeckung geleitet wird. Somit wird eine kostengünstige Lösung für den hydraulischen Kupplungsaktor angegeben, bei welchem Bauteile des Geberzylinders bzw. des Planetenwälzgetriebes durch die Drehmomentabstützung nicht konstruktiv beeinflusst werden. Die Montage des Planetenwälzgetriebes in das Gehäuse wird somit vereinfacht und kann nun auch von der linken Seite erfolgen.
Vorteilhafterweise ist die Wirkverbindung durch einen Vorsprung des Betätigungselementes gebildet, welcher in eine Vertiefung des Kolbenfortsatzes eingreift. Durch das Eingreifen des Vorsprunges in die Vertiefung des Kolbenfortsatzes wird eine zuverlässige kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen Kolben und Betätigungselement erreicht. Die Verbindungselemente sind konstruktiv einfach herstellbar und ermöglichen trotzdem eine zuverlässige Drehmomentableitung.
In einer Ausgestaltung ist das Betätigungselement annähernd scheibenförmig ausgebildet, wobei sich der Vorsprung radial am Außenumfang des Betätigungselementes erstreckt. Die scheibenförmige Ausbildung des Betätigungselementes spart Bauraum im hydrostatischen Kupplungsaktor.
In einer Variante ist das Betätigungselement der Hülse in Richtung der Gehäuseabdeckung vorgelagert, wobei die Gewindespindel zentrisch von Hülse und Betätigungselement umschlossen wird und die Hülse und das Betätigungselement durch einen axialen Formschluss miteinander verbunden sind. Durch diesen axialen Formschluss wird eine zuverlässige feste Verbindung zwischen Betätigungselement und Hülse hergestellt und der vom Kolben abgeleitete Druck von der Hülse aufgenommen.
In einer Ausführungsform sind die Hülse und das Betätigungselement in radialer Richtung kraftschlüssig miteinander verbunden. Somit sind sowohl in axialer als auch in radialer Richtung Hülse und Betätigungselement zuverlässig verbunden, so dass während des Betriebes des hydrostatischen Kupplungsaktors die Drehmomentabstützung zuverlässig auf die Gehäuseabdeckung abgeleitet wird.
In einer Weiterbildung erstreckt sich der Kolbenfortsatz an einer Stirnseite des zylinderförmig ausgebildeten Kolbens radial nach außen, wobei die Stirnseite das Betätigungselement umschließt. Durch diese Ausgestaltung wird eine platzsparende Anordnung zur Verdrehsicherung von Planetenwälzgetriebe und Kolben gegenüber der Drehbewegung des Motors erreicht, da der Kolbenfortsatz unmittelbar an der Stelle ausgebildet ist, wo er in die Nut der Gehäuseabdeckung eingreifen kann.
In einer Ausgestaltung ist die Vertiefung des Kolbenfortsatzes nahe der radialen Ausdehnung der Stirnseite des Kolbens ausgebildet. Dies führt dazu, dass die in der Vertiefung angreifende Kraft vorteilhafterweise durch den Kolben selbst aufgenommen wird, so dass Beschädigungen des Kolbenfortsatzes bei der Kraftübertragung unterbunden werden.
Vorteilhafterweise ist der Vorsprung des Betätigungselementes annähernd der Form der Vertiefung des Kolbenfortsatzes angepasst und nur unwesentlich kleiner als die Vertiefung ausgebildet. Durch diese Anpassung ist eine gleitende Bewegung und Kraftübertragung während der Betätigung des hydrostatischen Kupplungsaktors möglich.
In einer Ausführungsform besteht die Gehäuseabdeckung aus Kunststoff. Dies ermöglicht die Herstellung der Nut gleichzeitig mit der Herstellung der Gehäuseabdeckung in einem Arbeitsschritt, was die Kosten des Herstellungsprozesses reduziert.
In einer weiteren Variante sind die Gehäuseabdeckung und das Gehäuse miteinander verschraubt oder verschweißt oder verpresst. Dies führt letztendlich dazu, dass das Drehmoment über die Befestigung an dem Gehäuse des hydrostatischen Kupplungsaktors abgestützt wird.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydrostatischen Kupplungsaktors,
2 eine perspektivische Darstellung der Gehäuseabdeckung gemäß 1,
3 eine Draufsicht auf das an dem Planetenwälzgetriebe positionierte Betätigungselement gemäß 1,
4 eine perspektivische Darstellung des Kolbens gemäß 1,
5 eine perspektivische Darstellung des Betätigungselementes gemäß 1,
6 einen Schnitt durch einen hydrostatischen Kupplungsaktor nach dem Stand der Technik.

1 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydrostatischen Kupplungsaktors 1, wie er beispielsweise in Kraftfahrzeugen Anwendung findet. Dieser hydrostatische Kupplungsaktor 1 besteht aus einem Geberzylinder, welcher ein Gehäuse 2 aufweist, das von einer Gehäuseabdeckung 3 abgeschlossen ist. In dem zylinderförmigen Gehäuse 2 ist eine Druckkammer 4 gebildet, in welcher ein axial beweglicher, ebenfalls zylinderförmiger Kolben 5 gelagert ist. Die Druckkammer 4 ist dabei ringförmig ausgebildet. Im Zentrum des Gehäuses 2 ist ein Planetenwälzgetriebe gelagert. Das Planetenwälzgetriebe umfasst eine Hülse 6 und eine Gewindespindel 7, zwischen welchen abwälzbare Planetenwälzkörper 8 gelagert sind. Die Gewindespindel 7 ist mit einem nicht weiter dargestellten Elektromotor verbunden, welcher eine Drehbewegung ausführt, die mittels der Hülse 6, der Gewindespindel 7 und der Planetenwälzkörper 8 in eine Axialbewegung umgelenkt wird. Diese Axialbewegung wird von der Hülse 6 auf ein Betätigungselement 9 übertragen, welches mit einem Kolbenfortsatz 10 des Kolbens 5 mechanisch gekoppelt ist. Dieser Kolbenfortsatz 10 greift in eine axial innen an der Gehäuseabdeckung 3 ausgebildete Nut 11 ein.
In 2 ist eine perspektivische Ansicht der Gehäuseabdeckung 3 dargestellt, welche entlang ihrer axialen Erstreckung innen die Nut 11 aufweist. Außen an der Gehäuseabdeckung 3 erstrecken sich drei Flügel 12, wobei jeder Flügel 12 eine Bohrung 13 zur Aufnahme einer Schraube für eine Schraubverbindung mit dem Gehäuse 2 aufweist.
In 3 und 5 ist das Betätigungselement 9 gezeigt, welches die Gewindespindel 7 umschließt und der Hülse 6 vorgelagert ist. Das Betätigungselement 9 ist annähernd scheibenförmig ausgebildet ist und läuft im Zentrum konisch in eine Öffnung 14 zu. Das Betätigungselement 9 ist ein Blechformteil, welches mit der Hülse 6 über eine Zunge 15 der Hülse 6, die die Betätigungselement 9 hinter greift, axial fixiert ist. In radialer Richtung sind Betätigungselement 9 und Hülse 6 kraftschlüssig miteinander verbunden
Ein Vorsprung 16 ist am Außenumfang des Betätigungselementes 9 angeordnet und greift in eine Vertiefung 17 ein, die in dem Kolbenfortsatz 10 ausgebildet ist. Wie aus 4 ersichtlich, ist der Kolbenfortsatz 10 an der Stirnseite 18 des Kolbens 5 ausgebildet und weist im Bereich der Stirnseite 18 die Vertiefung 17 auf, in die der Vorsprung 16 des Betätigungselementes 9 eingreift. Dabei sind die Vertiefung 17 und der Vorsprung 16 so ausgebildet, dass sie annähernd gleich groß sind, so dass eine schlüssige Verbindung zwischen dem Betätigungselement 9 und dem Kolben 5 hergestellt wird. Der Innenradius der Stirnseite 18 des Kolbens 5 ist dabei etwas größer ausgebildet als der Außenradius des Betätigungselementes 9, so dass die, den Kolbenfortsatz 10 tragende Stirnseite 18 des Kolbens 5 das Betätigungselement 9 gut umschließen kann.
Bei der Betätigung des hydrostatischen Kupplungsaktors 1 durch den Elektromotor wird die Drehbewegung des Elektromotors über das Betätigungselement 9 in den Kolben 5 und von dem Kolben 5 in die Nut 11 der Gehäuseabdeckung 3 eingeleitet.
Durch die Schraubverbindung der Gehäuseabdeckung 3 mit dem Gehäuse 2 erfolgt eine kraftschlüssige Verbindung mit dem hydrostatischen Kupplungsaktor 1. Durch diese kraftschlüssige Verbindung wird letztendlich das Drehmoment des Elektromotors über die Verschraubung an der festen Gehäusestruktur des hydrostatischen Kupplungsaktors 1 abgestützt.
Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass eine Montage des Planetenwälzgetriebes, bestehend aus Betätigungselement 9, Hülse 6 und Gewindespindel 7, nicht mehr als Einheit erfolgen muss, sondern das Betätigungselement 9 und die Gewindespindel 7 getrennt in zwei Arbeitsschritten montiert werden können.
Bezugszeichenliste

1: hydrostatischer Kupplungsaktor
2: Gehäuse
3: Gehäuseabdeckung
4: Druckkammer
5: Kolben
6: Hülse
7: Gewindespindel
8: Planetenwälzkörper
9: Betätigungselement
10: Kolbenfortsatz
11: Nut
12: Flügel
13: Bohrung
14: Öffnung
15: Zunge
16: Vorsprung
17: Vertiefung
18: Stirnseite des Kolbens
19: Fingergeometrie
20: Nut

Claims

Hydrostatischer Kupplungsaktor, mit einem Geberzylinder, welcher ein Gehäuse (2) umfasst, in welchem ein Kolben (5) axial beweglich gelagert ist und das Gehäuse (2) und der Kolben (5) ein Planetenwälzgetriebe (6, 7, 8) umgeben, wobei das Planetenwälzgetriebe mit einer Hülse (6), einer Gewindespindel (7) und zwischen diesen abwälzenden Planetenwälzkörpern (8) eine Drehbewegung eines Elektromotors in eine Axialbewegung umwandelt, die über ein mit der Hülse (6) des Planetenwälzgetriebes (6, 7, 8) verbundenes Betätigungselement (9) auf den Kolben (5) übertragbar ist und das Gehäuse (2) mit einer Gehäuseabdeckung (3) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das gewindefrei ausgebildete Betätigungselement (9) des Planetenwälzgetriebes (6, 7, 8) auf einer dem Elektromotor entgegengesetzten Seite in einer mechanischen Wirkverbindung mit einem Kolbenfortsatz (10) steht, wobei der Kolbenfortsatz (10) in einer, innen an der Gehäuseabdeckung (3) ausgebildeten Nut (11) axial geführt ist.
Hydrostatischer Kupplungsaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindung durch einen Vorsprung (16) des Betätigungselementes (9) gebildet ist, welcher in eine Vertiefung (17) des Kolbenfortsatzes (10) eingreift.
Hydrostatischer Kupplungsaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (9) annähernd scheibenförmig ausgebildet ist, wobei sich der Vorsprung (16) radial am Außenumfang des Betätigungselementes (9) erstreckt.
Hydrostatischer Kupplungsaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (9) der Hülse (6) in Richtung der Gehäuseabdeckung (3) vorgelagert ist, wobei die Gewindespindel (7) zentrisch von Hülse (6) und Betätigungselement (9) umschlossen wird und die Hülse (6) und das Betätigungselement (9) durch einen axialen Formschluss miteinander verbunden sind.
Hydrostatischer Kupplungsaktor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) und das Betätigungselement (9) in radialer Richtung kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Hydrostatischer Kupplungsaktor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kolbenfortsatz (10) radial nach außen an einer Stirnseite (18) des zylinderförmig ausgebildeten Kolbens (5) erstreckt, wobei die Stirnseite (18) das Betätigungselement (9) umschließt.
Hydrostatischer Kupplungsaktor nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (17) des Kolbenfortsatzes (10) nahe der radialen Ausdehnung der Stirnseite (18) des Kolbens (5) ausgebildet ist.
Hydrostatischer Kupplungsaktor nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (16) des Betätigungselementes (9) annähernd der Form der Vertiefung (17) des Kolbenfortsatzes (10) angepasst und nur unwesentlich kleiner als die Vertiefung (17) ausgebildet ist.
Hydrostatischer Kupplungsaktor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseabdeckung (3) aus Kunststoff besteht.
Hydrostatischer Kupplungsaktor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseabdeckung (3) und das Gehäuse (2) miteinander verschraubt oder verschweißt oder verpresst sind.